煤化工工藝報(bào)告

煤化工工藝報(bào)告一：煤化工工藝路線圖煤化工是以煤為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體（主要是CO+H2）、液體、固體燃料以及化學(xué)品的過(guò)程。具體地說(shuō)，就是生產(chǎn)氫、氨、甲烷、醇、油、燃?xì)饬螽a(chǎn)品為基礎(chǔ)的重化工產(chǎn)業(yè)。然后以這些產(chǎn)品為原料，進(jìn)一步生產(chǎn)成千上萬(wàn)個(gè)化工產(chǎn)品。

實(shí)現(xiàn)煤化工的工藝起點(diǎn)是煤炭氣化和煤炭液化。

煤炭氣化是將煤進(jìn)行不完全燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣蓺猓–O+H2），即部分氧化工藝。

煤炭液化是將煤加氫直接生成液態(tài)燃料，主要用于燃料油的生產(chǎn)，如：汽油、柴油。二：煤化工-氣化煤的氣化過(guò)程：煤炭氣化是指煤在特定的設(shè)備內(nèi)，在一定溫度及壓力下使煤中有機(jī)質(zhì)與氣化劑（如蒸汽/空氣或氧氣等）發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，將固體煤轉(zhuǎn)化為含有CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w和CO2、N2等非可燃?xì)怏w的過(guò)程。煤炭氣化時(shí)，必須具備三個(gè)條件，即氣化爐、氣化劑、供給熱量，三者缺一不可。煤氣化主裝置：磨煤及干燥系統(tǒng)；煤粉加壓及輸送系統(tǒng)；氣化、急冷及合成氣冷卻系統(tǒng)；渣脫除系統(tǒng)(除渣)；干灰脫除系統(tǒng)(干洗)；濕灰脫除系統(tǒng)(濕洗)；初步水處理系統(tǒng)；1：Texaco水煤漿氣化Texaco（德士古）包括煤漿制備、灰渣排除、水煤漿氣化等，核心和關(guān)鍵設(shè)備是氣化爐。要求：煤灰熔點(diǎn)小于1250度。水煤漿具有較高的濃度（58%~65%），較好的穩(wěn)定性（煤漿不易分層沉降）較好的流動(dòng)性（粘度小于1200PA.s）。工藝流程：制漿系統(tǒng)：來(lái)自原、燃料煤貯運(yùn)系統(tǒng)的（<6mm）的洗粉煤經(jīng)圓盤(pán)給料機(jī)給料到稱重膠帶輸送機(jī)上，計(jì)算并調(diào)整給料量將煤送入煤磨機(jī)，以一定量的水、添加劑、石灰石、氨水混合磨成濃度為60%~65%水煤漿。出口處配帶的滾筒篩預(yù)篩。設(shè)置了添加劑槽、攪拌器和添加劑泵，提高成漿性。合成氣系統(tǒng)：加壓后的水煤漿與高壓氧氣(純度為98%)經(jīng)TCGP燒嘴混合后呈成霧狀。分別經(jīng)噴嘴中心管及外環(huán)隙噴入氣化爐燃燒室。反應(yīng)溫度：1350~1450°C壓力為4.0~6.0MPa。生產(chǎn)煤氣（合成氣）和熔渣。經(jīng)激冷環(huán)及下降管進(jìn)入氣化爐激冷室冷卻，冷卻后合成氣經(jīng)噴嘴洗滌器進(jìn)入碳洗塔，熔渣冷卻、固化、定期排出。燒嘴冷卻系統(tǒng)：煤漿被高速氧氣流充分霧化。（承受1400°左右的高溫）、設(shè)置了冷卻盤(pán)管，燒嘴頭部設(shè)置了水夾套（有一套單獨(dú)的系統(tǒng)向燒嘴供應(yīng)冷卻水）。安全聯(lián)鎖。鎖斗系統(tǒng)的循環(huán)分為減壓、清洗、排渣、充壓。設(shè)置了一套復(fù)雜的自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)，用于定期收集爐渣。閃蒸及水處理系統(tǒng)（主要用于水的回收處理）。黑水送入高壓、真空閃蒸系統(tǒng)，進(jìn)行減壓閃蒸，降低黑水溫度，釋放不溶性氣體及濃縮黑水，經(jīng)閃蒸后的黑水含固量進(jìn)一步提高，送往沉降槽澄清，循環(huán)利用?？尚鑀LC控制：磨機(jī)、煤漿泵、TCGP燒嘴、氣化爐、炭洗塔、激冷環(huán)和破渣機(jī)等。2：Shell煤氣化工藝流程：煤和石灰石稱重給料機(jī)按一定的比例進(jìn)入磨煤機(jī)混磨（熱風(fēng)作為動(dòng)力帶走煤中的水），再經(jīng)袋式過(guò)濾器過(guò)濾。加上氧氣（空氣的氧氣經(jīng)氧氣機(jī)加壓并預(yù)熱后）和蒸汽（中壓過(guò)熱蒸汽）送至燒嘴。（反應(yīng)時(shí)：3.5MPa,1500~1600°C）送到氣化爐。出氣化爐的氣體在氣化爐頂部被激冷壓縮機(jī)送來(lái)的冷煤氣激冷至900°C，經(jīng)輸氣管換熱器、合成氣冷卻器回收熱量降至350°C。在進(jìn)入高溫高壓陶瓷過(guò)濾器除去合成氣中99%的飛灰。出高溫高壓陶瓷過(guò)濾器氣體分2股，一股進(jìn)入激冷氣壓縮機(jī)壓縮后作為激冷氣返回氣化爐上的氣體返回室。另一股進(jìn)入文丘里洗滌器和洗滌塔，經(jīng)高壓工藝水除去灰并降溫至150~300°C去氣體凈化裝置?？尚鑀LC控制：氣化爐、輸氣管、合成氣冷卻器的內(nèi)件、飛灰過(guò)濾器的內(nèi)件、點(diǎn)火燒嘴、開(kāi)工燒嘴、煤燒嘴、煤流量控制閥、煤三通閥、煤粉流量測(cè)量?jī)x表、煤粉閥、煤灰渣閥、硬密封儀表球閥、鍋爐給水循環(huán)泵（大流量）、恒力吊、激冷氣壓縮機(jī)等。3：GSP煤氣化GSP工藝主要是由給料系統(tǒng)、氣化爐、粗煤氣洗滌。固體氣化原料被碾磨至不大于0.5mm的粒度后，經(jīng)干燥，通過(guò)濃相氣流輸送系統(tǒng)送至燒嘴，對(duì)于液態(tài)或污泥狀的氣體原料用泵送至燒嘴。氣化原料與氣化劑（氧氣、水蒸汽）經(jīng)燒嘴同時(shí)噴入氣化爐內(nèi)的反應(yīng)室，在高溫（1400~1600°C）、高壓（2.5~4.0MPa）下發(fā)生快速氣化反應(yīng)，產(chǎn)生以CO和H2為主要成分的熱粗煤氣。熱粗煤氣和熔渣一起通過(guò)反應(yīng)室底部的排渣口進(jìn)入下部的激冷室。冷卻后的粗煤氣去洗滌系統(tǒng)，使渣粒固化成玻璃狀，然后通過(guò)鎖斗系統(tǒng)排出，溢流出的激冷水送至污水處理系統(tǒng)。由燒嘴、冷壁氣化室、激冷室組成的加壓氣流床，污水處理系統(tǒng)，反應(yīng)機(jī)理與Shell氣化爐一樣。4：Lurgi煤氣化固定床加壓煤氣化爐主要特點(diǎn)是帶有夾套鍋爐固態(tài)排渣的加壓煤氣化爐。Lurgi爐的固定床由干燥區(qū)、干餾區(qū)、氣化區(qū)、燃燒區(qū)和灰渣區(qū)。工藝：煤由煤鎖加入氣化爐后，在3.0MPa壓力下，至上而下經(jīng)干燥、干餾、氣化（還原）、燃燒。煤中的殘留碳與氣化爐中的氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，灰渣將熱量傳遞給氣化劑后由爐箅排入灰鎖。氣化劑中的氧自上而下在燃燒層全部參與反應(yīng)，進(jìn)入氣化層，在此水蒸汽與碳、CO2與碳分別反應(yīng)，生成CO、H2、CH4、焦油、苯和酚，成為粗煤氣。污水處理系統(tǒng)、爐體、輔助設(shè)備（煤斗：常壓、煤鎖、灰斗：常壓、灰鎖、氣化爐出口的洗滌冷卻器。）、上下閥。三：以合成氣為原料合成的主要化工產(chǎn)品1：氨合成利用固體燃料(焦炭或煤)的燃燒將水蒸氣分解，將空氣中的氧與焦炭或煤反應(yīng)而制得氮?dú)狻錃?、一氧化碳、二氧化碳等的氣體混合物。氣化過(guò)程中的主要反應(yīng)有：C+H2O(g)=CO+H2 ΔH=131.39kJ/molC+2H2O(g)=CO2+2H2ΔH=90.20kJ/mol將凈化后的氫、氮混合氣經(jīng)壓縮后，在鐵催化劑與高溫條件下合成氨，反應(yīng)式為3H2+2N2= NH32：低溫甲醇洗凈化工藝四：煤的直接液化煤的直接液化是指將（尤其是煙煤）磨碎成細(xì)粉后，和溶劑油制成煤漿，然后在高溫、高壓、和催化劑存在的條件下，通過(guò)加氫裂變使煤中復(fù)雜的有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)分子，直接轉(zhuǎn)化為清潔的液體燃料和其它化學(xué)產(chǎn)品，又稱氫液化。1：備煤：煤經(jīng)磨煤機(jī)制成煤粉并粗細(xì)分離，一部分送至制氫裝置，大部分煤粉加密封油和溶劑的脫灰油渣等制成油煤漿，增壓加熱。2：煤制氫：煤粉和空氣裝置生產(chǎn)出來(lái)的氧氣及水、蒸汽等混合進(jìn)行干粉煤氣化制成粗合成氣，經(jīng)熱回收、除塵、洗滌、變換、凈化（脫硫、脫碳等）工藝產(chǎn)出高純氫氣。干煤粉氣化的煤粉輸出用氣用CO2，不要用N2，因N2在H2中難于分離。3：催化劑：硫酸鐵、鉬酸銨、磷酸和氨水加水制成凝膠催化劑。4：煤液化：油煤漿、原料氫、液態(tài)催化劑以及硫黃、水、蒸汽等原料，高溫440~450°5：加氫穩(wěn)定：進(jìn)行除硫、氮、氧等，加氫反應(yīng)制成石腦油（石腦油（naphtha）：一部分石油輕餾分的泛稱。因用途不同有各種不同的餾程。我國(guó)規(guī)定餾程自初鎦點(diǎn)至220℃左右。主要用作重整和化工原料。作為生產(chǎn)芳烴的重整原料，采用70~145℃餾分，稱輕石腦油；當(dāng)以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的時(shí)，采用70~180℃6：餾分油和氫氣、硫磺等經(jīng)過(guò)化學(xué)裂變反應(yīng)制成柴油和調(diào)汽油。7：重整抽取、溶劑脫灰、空分、尾氣制氫、輕烴回收和脫硫、含硫污水汽提、硫黃回收和尿素裝置（液氨和CO2回收轉(zhuǎn)化制成高濃度氮肥（尿素））。設(shè)備：反應(yīng)器、熱交換機(jī)、各類壓力容器、壓縮機(jī)、泵和閥門(mén)。工作溫度高、壓力高、固體顆粒度大、H2S高溫臨氫強(qiáng)腐蝕。五：煤的間接液化煤間接液化是先把煤炭在高溫下與氧氣和水蒸氣反應(yīng)，使煤炭全部氣化、轉(zhuǎn)化成合成氣（一氧化碳和氫氣的混合物），然后再在催化劑的作用下合成為液體燃料的工藝技術(shù)。制得的粗煤氣經(jīng)變換、脫硫、脫碳制成潔凈的合成氣（CO+H2），合成氣在催化劑作用下發(fā)生合成反應(yīng)生成烴類，烴類經(jīng)進(jìn)一步加工可以生產(chǎn)汽油、柴油和LPG等產(chǎn)品。反應(yīng)器類型：固體床反應(yīng)器（管殼式，類似換熱管，管內(nèi)裝催化劑，管間通入沸騰的冷卻水，以便移走反應(yīng)熱，管內(nèi)反應(yīng)溫度可由管間蒸汽壓力加以控制）；氣流床反應(yīng)器（使用熔鐵粉末催化劑，懸浮在反應(yīng)氣流中，并被氣流夾帶至沉降器）；漿態(tài)床反應(yīng)器（氣液固三相鼓泡塔反應(yīng)器，床內(nèi)為高溫液體（熔蠟），催化劑微粒懸浮在其中，合成氣以鼓泡形式通過(guò)。）工藝分為五部分：煤的氣化、合成氣凈化、FT合成、產(chǎn)物分離和產(chǎn)品精制、排污控制。六：煤的煉焦煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950~1050°C，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等階段，最終制得焦炭，高溫?zé)捊够蚋邷馗绅s，稱煉焦。煤煉焦的主要產(chǎn)品：焦炭、焦?fàn)t煤氣、煤焦油。主要設(shè)備：焦?fàn)t（炭化室、燃燒室、蓄熱室和斜道區(qū)）。焦化廠一般有備煤車間、煉焦車間、回收車間、焦油加工車間、苯加工車間、脫硫車間和廢水處理車間等。焦化廠生產(chǎn)工藝流程洗選加工的目的是降低煤的灰分，使混雜在煤中的矸石、煤矸共生的夾矸煤與煤炭按照其相對(duì)密度、外形及物理性狀方面的差異加以分離，同時(shí)，降低原煤中的無(wú)機(jī)硫含量，以滿足不同用戶對(duì)煤炭質(zhì)量的指標(biāo)要求。焦?fàn)t和冷鼓，因兩者距離較遠(yuǎn)，為了避免儀表的長(zhǎng)距離走線，設(shè)置一個(gè)冷鼓遠(yuǎn)程站及給水遠(yuǎn)程站，以使儀表線能現(xiàn)場(chǎng)就近進(jìn)入DCS控制柜。脫硫、硫回收、硫氨及洗苯脫苯，硫銨的工藝流程是將剩余氨水通過(guò)預(yù)熱、分離，反應(yīng)生成液體硫銨，硫銨液經(jīng)結(jié)晶、干燥后包裝。脫硫及硫回收的工藝流程是脫硫液和溶液在脫硫塔中進(jìn)行反應(yīng)將硫分離出來(lái)，然后溶液進(jìn)入再生塔再生。洗苯脫苯的工藝流程是貧富油經(jīng)洗苯塔清洗后進(jìn)入脫苯塔，利用溫度的不同產(chǎn)生輕苯油水和重苯油水，經(jīng)油水分離器進(jìn)行分離。蒸氨工段主要完成對(duì)來(lái)自于煉焦配合煤中的剩余氨水進(jìn)行蒸餾的過(guò)程。粗苯是由多種有機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要成分是苯及其同系物甲苯、二甲苯及三甲苯等。粗苯精制過(guò)程就是通過(guò)化學(xué)的方法將粗苯中的不飽和化合物、硫化物等除去，然后用蒸餾方法將苯類產(chǎn)品分離出來(lái)的過(guò)程。在連續(xù)式粗苯精制過(guò)程中，比較常見(jiàn)的工藝是五塔蒸餾方式。焦油蒸餾工藝是：?jiǎn)嗡浇褂凸苁綘t蒸餾工藝。七：煤的低溫干餾煤化工的重要過(guò)程之一。指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤氣等產(chǎn)物的過(guò)程。按加熱終溫的不同,可分為三種：900～1100℃為高溫干餾，即焦化；700～900℃為中溫干餾；500～600℃為低溫干餾（見(jiàn)煤低溫干餾）。煤的干餾是屬于化學(xué)變化。產(chǎn)品：半焦、煤氣和焦油。主要方法：托斯考（Toscoal)工藝、ETCH煤粉快速熱解工藝、魯奇魯爾煤氣化工藝、中國(guó)褐煤干餾實(shí)驗(yàn)。1：托斯考（Toscoal)工藝粉碎好的干燥煤在預(yù)熱提升管內(nèi)，用來(lái)自陶瓷加熱器的熱煙氣加熱，在干餾轉(zhuǎn)爐中加熱至500°C，進(jìn)行低溫干餾，產(chǎn)生的粗煤氣和半焦在回轉(zhuǎn)篩中分離，熱半焦去冷卻器，瓷球經(jīng)提升器到加熱器循環(huán)使用。2：ETCH煤粉快速熱解工藝原料煤由煤槽經(jīng)給料機(jī)去粉煤機(jī)，此處供入熱煙氣，550°C，把粉碎了的粉煤用上升氣流輸送到干煤旋風(fēng)器，把煤加熱到100~120°C。干煤由旋風(fēng)器去加熱器，在此與來(lái)自加熱提升管的熱粉焦混合，在干餾槽內(nèi)發(fā)生熱解反應(yīng)并析出揮發(fā)產(chǎn)物，經(jīng)冷卻冷凝系統(tǒng)分離為焦油和煤 氣和冷凝水。3：魯奇魯爾煤氣化工藝煤經(jīng)4個(gè)平行排行的螺旋給料器，再